断層は地下ではヒビの状態で眠っているのか？地震で断層が動く仕組みを地質学から解説

地表に見られる断層は、地面がずれてできた大きな割れ目として観察されます。そのため、「地下深くではまだ割れておらず、少しヒビが入った状態で眠っているのか」「大きな地震によって初めて割れるのか」という疑問を持つ人も少なくありません。

しかし、断層の状態は単純なひび割れの有無だけで説明できるものではありません。地下では岩盤が長い時間をかけて力を受け続け、ゆっくり変形したり、ある部分ではすでに破壊面ができていたりします。この記事では、断層がどのように形成され、地震のときにどのような変化が起こるのかを分かりやすく解説します。

断層とは地下の岩盤がずれてできた境界

断層とは、地下の岩盤が大きな力を受けて破壊され、その両側の岩盤がずれ動いた場所のことです。地球内部ではプレート運動などによって常に力が加わっており、その力が岩盤の強さを超えると断層が形成されます。

地表に現れている断層は、地下深くまで続いている場合があります。地表で見える割れ目だけが断層なのではなく、地下に広がる破壊面全体が断層として扱われます。

例えば道路や崖で見られる段差は、断層運動によって地層がずれた結果として現れることがあります。このような場所では、過去に何度も岩盤が動いた痕跡を確認できる場合があります。

地下の断層がすべて「今にも割れそうなヒビ」の状態で存在しているわけではありません。多くの場合、活断層では過去の地震によってすでに岩盤が破壊され、ずれた面が存在しています。

一度大きくずれた断層面は、その後も地下で弱い部分として残ります。岩盤の中では、断層面周辺の性質が周囲と異なり、次に力が加わったときに再び動きやすくなります。

一方で、まだ断層として形成されていない場所では、岩盤内部に微小な亀裂が増えていき、最終的に破壊が進んで新しい断層ができることもあります。つまり、地下では「既存の断層」と「これから断層になる場所」が存在します。

大きな地震というと、地下の岩盤が突然バキッと割れるイメージを持つことがあります。しかし、実際の大地震の多くは、すでに存在している断層が再び動くことで発生します。

地下の岩盤には、プレートの動きなどによって長い年月をかけて力が蓄積されています。断層面がその力に耐えられなくなると、断層の一部が急激に滑り、そのエネルギーが地震波として放出されます。

例えば、定規を少しずつ曲げていくと、ある限界を超えた瞬間に急に元の形へ戻ろうとします。地震もこれに似ており、岩盤がゆっくり変形して蓄えたエネルギーが、断層の急激なずれによって解放されます。

活断層とは、過去に繰り返し動き、将来も活動する可能性があると考えられている断層です。活断層では、地下深くに明確な破壊面が存在していることが多く、その面に沿って次のずれが起こる可能性があります。

ただし、活断層があるからといって、すぐに地震が起こるわけではありません。断層が動くためには、岩盤に十分な力が蓄積され、摩擦による抵抗を超える必要があります。

また、断層全体が同時に動くとは限りません。ある部分だけが動く場合もあれば、広い範囲が連動して大きな地震になる場合もあります。

地震前の地下では、岩盤に少しずつひずみが蓄積します。その過程で、岩石内部に微小な亀裂が増えたり、鉱物の状態が変化したりすることがあります。

ただし、地下数キロメートル以上の深さを直接観察することは難しく、地震前の断層の状態を完全に把握することは現在の科学でも簡単ではありません。

例えば、地下深部では高温や高圧の環境になるため、地表付近のようなパキッと割れる破壊だけではなく、岩石がゆっくり変形する現象も起こります。そのため、断層の状態は深さによっても大きく異なります。

新しい断層ができる場合、最初から大きな割れ目が突然現れるわけではありません。岩盤内部に小さな亀裂が発生し、それらがつながりながら大きな破壊面へ成長していきます。

しかし、通常の地震で見られる大規模な揺れの多くは、新しく断層が生まれる瞬間よりも、既存の断層が再び動くことで発生しています。

つまり、地震は「地下の岩盤が初めて割れる現象」である場合もありますが、「過去に割れた場所が再び動く現象」であることが一般的です。

地表に現れている断層は、地下深くでも単純なヒビとして眠っているわけではありません。多くの場合、過去の地震によってすでに形成された破壊面が地下へ続いています。

一方で、まだ断層になっていない場所では、岩盤内部の微小な亀裂が成長して新しい断層が形成されることもあります。

地震とは、地下の岩盤に蓄積された力が限界を超え、断層が急激にずれることで発生する現象です。断層を理解するには、「割れているか、割れていないか」だけではなく、岩盤の変形や過去の活動履歴を含めて考えることが重要です。